Koordinaattimittauskoneen mittausprosessin automatisointi kollaboratiivisella robotilla

Tämä opinnäytetyö tehtiin Oulun ammattikorkeakoulu Oy:lle osana EU-rahoitteista Tehoja-hanketta, jossa pyritään parantamaan tuotantoautomaation kustannustehokkuutta hyödyntämällä uusinta teknologiaa. Opinnäytetyössä selvitettiin kollaboratiivisen robotin toimintaa tuotantosolussa mittakoneen kanssa. Tavoitteena opinnäytetyössä oli automatisoida koordinaattimittauskoneen kappaleenvaihto kollaboratiivisella robotilla. Työ aloitettiin layout-suunnittelulla, jonka avulla saatiin tietoa solusta, mahdollisista robotin sijoituspaikoista ja robotin ulottuvuuksista solussa. Merkittävänä tekijänä layout-suunnittelussa oli myös laitteiden välinen törmäystarkastelu. Kappaleenvaihdon automatisointia varten suunniteltiin testikappale, jollaisia valmistettiin pieni sarja. Kappaleesta valittiin kaksi dimensiota, joiden mittavaihtelun perusteella kappaleet jaettiin hyväksyttyihin ja hylättyihin. Kappaleille kehitettiin kiinnitin, jotteivät ne pääse liikkumaan mittausprosessin aikana. Lisäksi työn suorittamiseen kuului ohjelmien kehittäminen robotille ja koordinaattimittauskoneelle. Ohjelmien toiminta eri tilanteissa toteutettiin sisällyttämällä niihin loogisia if-else-lauseita. Layout-suunnittelussa laadittiin 3D-malli ja 2D-piirustus solusta ja kartoitettiin törmäysriskejä 3D-ympäristössä. Lopputuloksena todettiin koordinaattimittauskoneen ja robotin yhteistoiminnan olevan onnistunut. Robotti kykeni siirtämään kappaleet mitattavaksi ja poistamaan ne mittauspisteestä. Koordinaattimittauskone puolestaan pystyi mittaamaan toistuvasti mittauspisteeseen siirrettyjä kappaleita sekä käynnistämään robotin ohjelman, jolla kappaleet saatiin poistettua. Lisäksi mitatut kappaleet saatiin järjesteltyä kahteen ryhmään, hyväksyttyihin ja hylättyihin. Layout-suunnittelussa syntyi 3D-malli sekä 2D-piirustus solusta. Layout-suunnittelussa syntyneen tiedon perusteella tehtiin päätös sijoittaa soluun UR5-robotti. Robotti saatiin sijoitettua haluttuun paikkaan, jossa se ei muodostanut törmäysriskiä. Kokonaisuudessaan työssä onnistuttiin todistamaan, että koordinaattimittauskoneen kappaleenvaihto voidaan automatisoida kollaboratiivisella robotilla.This thesis was carried out for Oulu University of Applied Sciences. It was a part of a project funded by EU that studies the requirements of improving production automation’s cost-efficiency with using the newest robot automation. In this thesis the use of collaborative robot in production cell with coordinate measuring machine is studied. The aim of the thesis was to make the part change of a coordinatemeasuring machine automatic with a collaborative robot. The process begun with designing a layout for the production cell to have information about the cell and to aid decision making with the placement of the robot. A test part series for simulating the part change was planned and manufactured for the automation process. Two dimensions of the parts were chosen to be measured. The division between passed and failed parts was done according to measurement variation of dimensions. A fastener was also designed to keep the parts from moving during the measuring process. The programmes used in the automation process were created for the robot and the coordinate measuring machine. As a result of the thesis the robot was able to move the parts to the point where they were measured and remove them. After the removal, the parts were successfully sorted into passed and failed parts. The goal of the layout planning was also accomplished. The robot was placed to a desirable place where it did not create a risk of collision. In the thesis it was proven that the part change of a coordinate-measuring machine can be automated using a collaborative robot